毕业回馈-89c51之定时器/计数器（Timer/Count）

Posted 2020-11-01 Honglong

今天分享的是89c51系列单片机的内部资源定时器/计数器，在所有的嵌入式系统中都包含这两个内部功能。

首先先了解几个定时器/计数器相关的概念：

•时钟周期：时钟周期 T 是时序中最小的时间单位，具体计算的方法就是1/时钟源频率，（一般单片机采用的是11.0592mHz）

•机器周期：我们的单片机完成一个操作的最短时间。标准51单片机，一个机器周期是 12 个时钟周期，也就是 12/11059200 秒。

•定时器：当T/C工作在定时器时，对振荡源12分频的脉冲计数，即每个机器周期计数值加1,计数频率=当前单片机工作频率/12。当单片机工作在12MHz时，计数频率=1MHz，单片机每1us计数值加1。

•计数器：计数脉冲来自外部脉冲输入引脚 T0(P3.4)或T1(P3.5)。当T0或T1引 脚上负跳变时计数值加1。识别引脚上的负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期。所以T0或者T1 输入的可计数外部脉冲的最高频率为当前单片机工作频率/24。当单片机工作在12MHz时，最高计数频率 为500KHz，高于该频率将计数出错。

定时器/计数器所涉及到的寄存器如下：

其中TCON为定时器/计数器T0,T1的可控制及窜起，同时也锁存T0,T1溢出中断源和外部请求中断源等。

TCON寄存器可以进行位寻址

TCON中每一位的使用如下：

注：

TF1:定时器/计数器T1溢出标志。T1被允许计数以后，从初值开始加1计数。当最高位产生溢出时由硬件置‘1’TF1，向CPU发送中断请求，一直保持到CPU响应中断时，由硬件自动清零，当不执行中断时，也可以通过查询的方式对TF1标志位进行软件清零

TR1:定时器T1的运行控制位。由软件置位和清零。当GATE(TMOD.7)=0,TR1=1时就运行T1开始计数，TR1=0时禁止T1计数。当GATE(TMOD.7)=1,TR1=1且INTI外部输入高电平时，才允许T1计数

TF0:同TF1拥有两种清零方式

TMOD寄存器不可位寻址：

每一位的使用如下：

THx/TLx（x=0,1）介绍如下：

T/C是16位的，计数寄存器由TH高8位和TL低8位构成。

在特殊功能寄存器（SFR）中，

对应T/C0为TH0和TL0；

对应T/C1为TH1和TL1。

定时器/计数器的初始值通过TH1/TH0和TL1/TL0设置。

定时器模式介绍：

•模式 0（M1=0,M0=0），是8位计数器带32分频的预分频器。该模式下，定时器0配置为13位的计数器，由TL0的低5位和TH0的8位构成。TL0的低5位溢出向TH0进位，TH0计数溢出置位TCON中的溢出标志位TF0.

工作模式示意图：

•模式 1（M1=0,M0=1），是THn和TLn组成了一个16位的定时器,计数范围是0～65535，溢出后,只要不对THn和TLn重新赋值,则从0开始计数。（最常用的一种定时模式）

工作模式示意图：

•模式 2 （M1=1,M0=0），是8位自动重装载模式,只有TLn做加1计数,计数范围0～255,THn的值并不发生变化,而是保持原值,TLn溢出后,TFn就直接置1了,并且THn原先的值直接赋给TLn,然后TLn从新赋值的这个数字开始计数。 （常用于串口通信）

工作模式示意图：

•模式 3（M1=1,M0=1），两个8位计数器。对定时器1，在模式3时，定时器1停止计数，效果与将TR1设置为0相同。对于定时器0，此模式下定时器0的TL0及THO作为两个独立的8位计数器。模式3为了增加一个附加的8位定时器/计数器而提供的，使单片机具有三个定时器/计数器。

模式示意图以及对示意图的分析如下：

•1、TR0 和下边或门电路的结果要进行与运算，TR0 如果是 0 的话，与运算完了肯定是 0，所以如果要让定时器工作，那么 TR0 就必须置 1。

•2、这里的与门结果要想得到 1，那么前面的或门出来的结果必须也得是 1 才行。在 GATE 位为 1 的情况下，经过一个非门变成 0，或门电路结果要想是 1 的话，那 INT0 即 P3.2 引脚必须是 1 的情况下，这个时候定时器才会工作，而 INT0 引脚是 0 的情况下，定时器不工作， 这就是 GATE 位的作用。

•3、当 GATE 位为 0 的时候，经过一个非门会变成 1，那么不管 INT0 引脚是什么电平，经过或门电路后都肯定是 1，定时器就会工作。 4、要想让定时器工作，就是自动加 1，从图上看有两种方式，第一种方式是那个开关打 到上边的箭头，就是 C/T = 0 的时候，一个机器周期 TL 就会加 1 一次，当开关打到下边的箭 头，即 C/T =1 的时候，T0 引脚即 P3.4 引脚来一个脉冲，TL 就加 1 一次，这也就是计数器功能。

不同方式下单片机的最大定时间隔：

•公式：单片机的一个机器周期=12/工作频率。

•那么当前单片机的机器周期=12/12MHz=1us

•方式0 13位定时器最大定时器间隔=213 X 1us=8.192ms

•方式1 16位定时器最大定时器间隔=216 X 1us=65.536ms

•方式2 8位定时器最大定时器间隔=28 X 1us=256us

•假如需要50ms的定时，则需要选择方式1

定时器初值的计算：

•定时时间为50ms时：选择模式一

•那么设计数器初始值为t,同时机器周期为1us，

•即(65536-t）x 1us=50000us

•t=65536-50000

•那么

•TH0= （65536-50000 ）/256

•TL0=（65536-50000）%256

实验案例：50msLED灯闪烁：

•50ms延时的定时器初值计算 (我们采用10ms一延时的方式)

•假设我们单片机的时钟源为12MHz，则机器周期T=1us

•设计数器的初值为t，采用方式一

•则（2^8-t）*1us=10000us 所以t=(2^8-1000)=(65536-10000)

•TH0=(65536-10000 ）/256 =0xD8

TL0=(65536-10000）%256 =0XF0

电路原理图如下：

程序设计如下：

定时器初始化：

main函数如下：

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源代码如下：

#include "51_Include.h"

void GPIO_Init(void);
void Timer_Init(void);
void main(void)
{
     uint32 cnt=0;
     delay(100);//等待系统上电稳定运行
     GPIO_Init();//初始化GPIO端口功能
     Timer_Init();//初始化定时器
     while(1)
     {
         /***********************************************************
         *本部分添加程序执行的内容，也可根据用户开发需要，将while循环去掉
         ************************************************************/
         if (TF0 == 1)          //判断定时器0是否溢出        
             {            
                 TF0 = 0;           //T0 溢出后，清零溢出标志            
                 TH0 = 0xD8;        //定时器重新赋初值            
                 TL0 = 0xF0;            
                 cnt++;             //计数值自加1，没加一次代表计时10ms            
                 if (cnt >= 50)    //判断 T0 溢出是否达到100次即50*10=500ms=0.5s                                
                 {
                     cnt = 0;      //达到50次后计数值清零，重新开始计数                
                     led_1 = ~led_1;  //LED 取反：0-->1、1-->0  
                 }         
             }
     }
}
/************************************************************
* 函数名：void GPIO_Init(void)
* 参  数：无
* 功  能：初始化IO口
* 作者：Mr.Wang
* 日期：2018-01-10
*************************************************************/
void GPIO_Init(void)
{
     /***********************************************************
     *本部分添加GPIO初始化执行的内容
     ************************************************************/
     led_1=0;//初始化GPIO引脚为低电平
}
/************************************************************
* 函数名：void Timer_Init(void)
* 参  数：无
* 功  能：初始化Timer
* 作者：Mr.Wang
* 日期：2018-01-28
*************************************************************/
void Timer_Init(void)
{
     TMOD=0X01;//设置定时器为模式一
     TH0 = 0xD8;//装载初值   (65536-10000)/256=216=0xd8
     TL0 = 0xf0;//装载初值   (65536-10000)%256=240=0xf0
     TR0=1;//Timer开始计数
}